北方白菜型冬油菜BrFLC家族的全基因组鉴定、克隆及表达分析

doi:10.19802/j.issn.1007-9084.2021314

中国油料作物学报 ›› 2023, Vol. 45 ›› Issue (1): 83-94.doi: 10.19802/j.issn.1007-9084.2021314

北方白菜型冬油菜BrFLC家族的全基因组鉴定、克隆及表达分析

姚彦林^1,²(), 马骊², 刘丽君², 李学才^1,², 李鹏^1,², 王旺田³, 蒲媛媛^1,², 牛早霞^1,², 徐芳^1,², 孙万仓^1,², 武军艳^1,²()

^1.甘肃农业大学农学院/甘肃省油菜工程技术研究中心，甘肃兰州，730070
^2.省部共建干旱生境作物学国家重点实验室，甘肃兰州，730070
^3.甘肃农业大学生命科学技术学院，甘肃兰州，730070

收稿日期:2022-05-09 出版日期:2023-02-25 发布日期:2023-03-03
通讯作者: 武军艳 E-mail:1083737026@qq.com;94790094@qq.com
作者简介:姚彦林（1989- ），女，硕士研究生，研究方向为作物遗传育种，E-mail: 1083737026@qq.com
基金资助:
甘肃省自然科学基金(20JR10RA535);财政部和农业农村部国家现代农业产业技术体系(CARS-12);省部共建干旱生境作物学国家重点实验室（甘肃农业大学）主任基金课题(GSCS-2020-Z1)

Genome-wide identification, cloning and analysis of BrFLC family in northern winter rapeseed （Brassica rapa）

Yan-lin YAO^1,²(), Li MA², Li-jun LIU², Xue-cai LI^1,², Peng LI^1,², Wang-tian WANG³, Yuan-yuan PU^1,², Zao-xia NIU^1,², Fang XU^1,², Wan-cang SUN^1,², Jun-yan WU^1,²()

^1.College of Agronomy, Gansu Agricultural University / Rapeseed Engineering Research Center of Gansu Province, Lanzhou 730070, China
^2.Gansu Provincial Key Laboratory of Aridland Crop Science, Lanzhou 730070, China
^3.College of Life Science and Technology, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China

Received:2022-05-09 Online:2023-02-25 Published:2023-03-03
Contact: Jun-yan WU E-mail:1083737026@qq.com;94790094@qq.com

摘要/Abstract

摘要：

春化过程是冬性植物抽薹开花前的主要阶段。FLC（FLOWERING LOCUS C）基因在春化过程中可以整合上游信号调控植物开花。为了解白菜型冬油菜中FLC基因的特征及其春化功能，以6个拟南芥FLC基因为索引从白菜型冬油菜基因组中鉴定得到10个BrFLC基因，其中8个均含有7个外显子。10个BrFLC分布于4条染色体上，存在明显的基因复制现象。进化及保守结构分析显示聚为一类的成员蛋白质保守Motif分布相似。基因上游1500 bp的启动子区域均含有光应答元件，其中BrFLC4、BrFLC5和BrFLC6含低温响应元件，BrFLC3、BrFLC4、BrFLC7、BrFLC9含激素响应元件。比对发现，位于A02上的BrFLC6基因序列与大白菜中已注释的Bra031886差异性较大。克隆到陇油6号、陇油17、天油2号和天祝小油菜中的BrFLC6基因，序列相似性达99.5%。分析其中序列差异最大的BrFLC6基因，qRT-PCR检测发现它可在根、茎、叶、花蕾及花中表达；春化处理后则表达下调，不同品种间下调幅度有差异。结合春化率的观察，认为春化过程抑制了BrFLC6的表达，且基因表达水平与白菜型冬油菜通过春化所需的时间有关。

关键词: 白菜型冬油菜, FLC转录因子, 生物信息学分析, 基因克隆, 表达分析

Abstract:

Vernalization is the main stage of bolting and flowering of winter plants, FLC （FLOWERING LOCUS C） integrates upstream signals to regulate flowering during vernalization. To understand the characteristics of FLC genes in winter rapeseeds （B. rapa） and its function in vernalization, 10 BrFLCs were identified from winter rapeseed genome using 6 Arabidopsis FLC genes as queries, 8 of which contained 7 exons. 10 BrFLCs are distributed on 4 chromosomes with obvious gene duplications. Evolutionary and conserved structure analysis showed that members in the same class were clustered with similar protein conserved motif distributions. The 1500 bp upstream promoter region of all the genes contained light response elements, among which BrFLC4, BrFLC5 and BrFLC6 contained low temperature response elements, and BrFLC3, BrFLC4, BrFLC7 and BrFLC9 contained hormone response elements. BrFLC6 gene sequence located on A02, it was quite different from the annotated Bra031886 in B. rapa. Thus weconsequently cloned the BrFLC6 genes from Longyou 6, Longyou 17, Tianyou 2, and Tianzhu small rape, and found that their sequence alignment similarity reached 99.5%. By analyse the BrFLC6 gene with the greatest sequence difference, qRT-PCR detection showed that could be expressed in roots, stems, leaves, flower buds and flowers. BrFLC6 showed a down-regulation trend after vernalization, but the down-regulation extent was different among cultivars. Combined with the vernalization rate, it indicated that vernalization process might inhibited BrFLC6 expression, and its expression level was related to the time required by winter rapeseeds to pass through vernalization.

Key words: winter rapeseeds, FLC transcription factor, bioinformatics analysis, gene clone, expression analysis

中图分类号:

S565.4

姚彦林, 马骊, 刘丽君, 李学才, 李鹏, 王旺田, 蒲媛媛, 牛早霞, 徐芳, 孙万仓, 武军艳. 北方白菜型冬油菜BrFLC家族的全基因组鉴定、克隆及表达分析[J]. 中国油料作物学报, 2023, 45(1): 83-94.

Yan-lin YAO, Li MA, Li-jun LIU, Xue-cai LI, Peng LI, Wang-tian WANG, Yuan-yuan PU, Zao-xia NIU, Fang XU, Wan-cang SUN, Jun-yan WU. Genome-wide identification, cloning and analysis of BrFLC family in northern winter rapeseed （Brassica rapa）[J]. CHINESE JOURNAL OF OIL CROP SCIENCES, 2023, 45(1): 83-94.

图/表 16

表1

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表4

参考文献 34

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引物名称 Primer	引物序列（5'→3'） Primer sequence （5'→3'）	引物用途 Usage
BrFLC6-F	ATGGGAAGAAGAAAAGTGGAGATCAAACG	基因克隆 Gene clone
BrFLC6-R	TTACTTTAGGAGCGGGAGGGTC	基因克隆 Gene clone
L6-BrFLC6-F	AGTCCAGTGCAAGTGTGAAGAAGC	实时荧光定量PCR Real-time fluorescence quantitative PCR
L6-BrFLC6-R	AGTTACAGACAGAGCAGCCTTGAAC	实时荧光定量PCR Real-time fluorescence quantitative PCR
L7-BrFLC6-F	AGTCCAGTGCAAGTGTGAAGAAGC	实时荧光定量PCR Real-time fluorescence quantitative PCR
L7-BrFLC6-R	AGTTACAGACAGAGCAGCCTTGAAC	实时荧光定量PCR Real-time fluorescence quantitative PCR
TZ-BrFLC6-F	AGTCCAGTGCAAGTGTGAAGAAGC	实时荧光定量PCR Real-time fluorescence quantitative PCR
TZ-BrFLC6-R	AGTTACAGACAGAGCAGCCTTGAAC	实时荧光定量PCR Real-time fluorescence quantitative PCR
Actin-F	TGTGCCAATCTACGAGGGTTT	实时荧光定量PCR Real-time fluorescence quantitative PCR
Actin-R	TTTCCCGCTCGGCTGTTGT	实时荧光定量PCR Real-time fluorescence quantitative PCR

基因 Gene	ID	氨基酸残基数 Amino acid	MW /kD	pI	不稳定系数 Unstable coefficient	亲水性 Hydrophilicity	外显子 Exons	亚细胞定位 Subcellular localization	染色体定位 Chromosome location	大白菜同源基因 The homologous in B. rapa	α螺旋 α helix /%	β折叠 β turn /%	延伸链 Extended strand /%	无规则卷曲 Random coil /%
BrFLC1	Brapa10T000598	197	22.06	6.01	39.66	-0.44	7	chlo	2 596 272~2 601 013	Bra009055	59.90	5.58	12.69	21.83
BrFLC2	Brapa02T000341	196	21.93	8.84	39.48	-0.47	7	Nucl	1 679 943-~1 683 538	Bra028599	65.82	4.59	12.76	16.84
BrFLC3	Brapa03T000416	197	21.59	9.23	40.59	-0.29	7	Nucl	1 810 239~1 813 678	Bra006051	60.41	4.06	12.18	23.35
BrFLC4	Brapa02T004660	192	21.50	6.22	58.14	-0.50	7	Cyto	41 089 227~41 093 400	Bra031888	59.90	5.21	11.98	22.92
BrFLC5	Brapa03T001557	196	22.00	5.53	42.09	-0.39	7	Nucl	7 593 279-~7 598 575	Bra022771	64.80	4.08	12.76	18.37
BrFLC6	Brapa02T004661	198	22.92	8.77	55.39	-0.68	7	Nucl	41 100 098~41 104 465	Bra031886	54.80	4.52	11.06	24.62
BrFLC7	Brapa06T002482	199	22.80	8.77	48.58	-0.46	7	Nucl	16 449 350~16 454 026	Bra024350	59.80	2.01	14.07	24.12
BrFLC8	Brapa06T002484	231	26.19	9.26	48.83	-0.38	7	Nucl	16 457 667~16 461 660	Bra024351	63.20	4.76	9.96	22.08
BrFLC9	Brapa02T004663	199	22.80	9.52	52.69	-0.56	8	Nucl	41 109 117~41 114 125	Bra031884	66.83	5.03	12.06	16.08
BrFLC10	Brapa10T000601	358	39.68	8.44	35.39	-0.26	9	Nucl	2 616 921~2 624 799	/	49.16	8.38	18.44	24.02

时间 Time /d	春化率 Vernalization rate
时间 Time /d	陇油6号 Longyou 6	陇油7号 Longyou 7	陇油17号 Longyou 17	天油2号 Tianyou 2
CK	0	0	0	0
20	15.6%	13.3%	23.2%	46.8%
30	26.6%	39.6%	46.7%	88.9%
40	40.0%	46.6%	73.3%	98.3%
50	73.3%	71.6%	93.3%	100%
60	86.1%	86.6%	96.7%	100%
70	95.4%	94.3%	97.1%	98.3%

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北方白菜型冬油菜BrFLC家族的全基因组鉴定、克隆及表达分析

Genome-wide identification, cloning and analysis of BrFLC family in northern winter rapeseed （Brassica rapa）

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